«Наш протокол генной терапии еще не готов для клинических испытаний — нам нужно еще немного его настроить — но в не столь отдаленном будущем мы думаем, что он может быть разработан для терапевтического использования на людях», — говорит Джеффри Холт. Кандидат медицинских наук, научный сотрудник отделения отоларингологии и ФМ Центр нейробиологии Кирби в Детском Бостоне и доцент кафедры отоларингологии в Гарвардской медицинской школе.
Известно, что более 70 различных генов вызывают глухоту при мутации. Холт вместе с первым автором Чарльзом Аскью и его коллегами из Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии сосредоточились на гене под названием TMC1. Они выбрали TMC1, потому что он является частой причиной генетической глухоты, составляющей от 4 до 8 процентов случаев, и кодирует белок, который играет центральную роль в слухе, помогая преобразовывать звук в электрические сигналы, которые передаются в мозг.Исследователи протестировали генную терапию на двух типах мутантных мышей.
У одного типа ген TMC1 был полностью удален, и он является хорошей моделью для рецессивных мутаций TMC1 у людей: дети с двумя мутантными копиями TMC1 имеют глубокую потерю слуха с самого раннего возраста, обычно примерно к 2 годам.Другой тип мышей, называемый Бетховеном, имеет специфическую мутацию TMC1 — изменение одной аминокислоты — и является хорошей моделью для доминантной формы глухоты, связанной с TMC1. В этой форме, менее распространенной, чем рецессивная, одна копия мутации приводит к постепенной глухоте у детей примерно в возрасте от 10 до 15 лет.
Чтобы доставить здоровый ген, команда вставила его в созданный вирус, называемый аденоассоциированным вирусом 1, или AAV1, вместе с промотором — генетической последовательностью, которая включает ген только в определенных сенсорных клетках внутреннего уха, известных как волосы. клетки. Затем они ввели ген-несущий AAV1 во внутреннее ухо и получили следующие результаты:
В модели рецессивной глухоты генная терапия с TMC1 восстановила способность сенсорных волосковых клеток реагировать на звук, производя измеримый электрический ток, а также восстановила активность в слуховой части ствола мозга.Самое главное, что глухие мыши вновь обрели способность слышать. Чтобы проверить слух, исследователи поместили мышей в «коробку для испуга» и издали резкие, громкие тона. «Мыши с мутациями TMC1 просто сидят там, но с генной терапией они прыгают так же высоко, как и нормальные мыши», — говорит Холт. (Сила их прыжка измерялась тарелкой на полу под ними; ее можно было обнаружить при звуках, начинающихся примерно с 80 децибел.)В модели доминантной глухоты генная терапия родственным геном, TMC2, была успешной на клеточном и мозговом уровне и частично успешно восстановила реальный слух в тесте испуга.
Клинические испытания на горизонтеAAV1 считается безопасным вирусным вектором и уже используется в испытаниях генной терапии на людях при слепоте, сердечных заболеваниях, мышечной дистрофии и других состояниях. Исследователи проверили различные типы AAV и различные типы промоторов, чтобы выбрать наиболее эффективную комбинацию. Они планируют дополнительно оптимизировать свой протокол и следить за леченными мышами, чтобы увидеть, сохраняют ли они слух дольше, чем уже наблюдались два месяца.
В конечном итоге Холт надеется сотрудничать с клиницистами Детского отделения отоларингологии Бостона и других организаций, чтобы начать клинические испытания генной терапии TMC1 в течение 5-10 лет.«Современные методы лечения глубокой потери слуха, подобной той, что вызвана рецессивной формой TMC1, — это слуховые аппараты, которые часто не работают очень хорошо, и кохлеарные имплантаты», — говорит Маргарет Кенна, доктор медицины, магистр здравоохранения, специалист по генетической тугоухости из Бостона. Детская больница, знакомая с работой. «Кохлеарные имплантаты — это здорово, но ваш собственный слух лучше с точки зрения диапазона частот, нюансов для слышимости голоса, музыки и фонового шума, а также определения направления, откуда исходит звук. Все, что может стабилизировать или улучшить естественный слух на ранний возраст действительно интересен и значительно повысит способность ребенка учить и использовать разговорный язык ".
Холт считает, что другие формы генетической глухоты также могут поддаваться той же стратегии генной терапии. В целом, от тяжелой до глубокой потери слуха на оба уха страдают от 1 до 3 на 1000 живорождений.«Я могу представить себе пациентов с глухотой, чей геном будет секвенирован, и им в уши введут индивидуально подобранное лечение точной медицины, чтобы восстановить слух», — говорит Холт.
Излучатели звука: как работает TMCВ 2013 году команда Холта показала, что TMC1 и связанный с ним белок TMC2 имеют решающее значение для слуха, положив конец тщательному 30-летнему поиску, проведенному учеными. Сенсорные волосковые клетки во внутреннем ухе содержат крошечные выступы, называемые микроворсинками, каждый из которых имеет канал на конце, образованный белками TMC1 и TMC2. Когда звуковые волны омывают микроворсинки, они покачиваются, и механическая стимуляция заставляет канал открываться.
Это позволяет кальцию проникать в клетку, генерируя электрический сигнал, который поступает в мозг и в конечном итоге передается на слух.Хотя канал состоит из TMC1 или TMC2, мутации в гене TMC1 достаточно, чтобы вызвать глухоту. Однако исследование Холта также показало, что генная терапия с TMC2 может компенсировать потерю функционального гена TMC1, восстанавливая слух в модели рецессивной глухоты и частичный слух в модели доминантной глухоты.
«Это отличный пример того, как фундаментальная наука может привести к клинической терапии», — говорит Холт.«Успешная генная терапия имеет серьезные последствия, и мы рады, что участвуем в этой исследовательской программе», — говорит Эрнесто Бертарелли, сопредседатель Фонда Бертарелли, основного спонсора исследования. "Эти результаты знаменуют собой решающий момент в нашем понимании и в возможности оспорить бремя глухоты у людей. Результаты свидетельствуют об огромной самоотверженности исследовательской группы и их стремлении приблизить лучшие в своем классе науки в реальное приложение ".